JP2007331065A - 超砥粒工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度で、且つ、砥粒の脱落が起こらない長寿命の超砥粒工具を短期間で製作することである。
【解決手段】反転型６を利用した超砥粒工具の製造方法で、反転型６の内面にめっき槽を用いためっき法により超砥粒１を付着させる第１の工程と、超砥粒１を付着させた部分をブラシめっき法により超砥粒を埋め込む第２の工程と、芯金５と超砥粒層１の間に低融点合金４を流し込んで芯金５と超砥粒層を接合する第３の工程と、反転型６にあらかじめ設けた基準面により芯出しを行い、軸穴、端面を仕上げた後、外側の反転型６を取り除く第４の工程とを経ることにより製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は、反転型を用いた超砥粒工具の製造方法に関するものであり、特に、反転型を用いたロータリードレッサの製造方法に関するものである。

ロータリードレッサとはロールの外周面に、所定の形状になる様にダイヤモンドを埋め込み固定したドレッサのことである。これを回転させながら被加工物である在来砥石や超砥粒砥石に押し当て、ドレッサの形状を転写する。このようなことからロータリードレッサは複雑な形状をしたものが多く、非常に厳しい寸法精度が求められる。

ロータリードレッサの製法のひとつに反転法（「反転めっき法」または「電鋳法」とも呼ばれる）が知られている。一般的に、反転法は下記（１）〜（４）の工程により構成されている。
（１）型の内面に所定の形状を形成した反転型を製作し、めっき法を利用してこの内面に砥粒を付着させる工程。
（２）さらに肉盛りめっきを行い、砥粒がめっき金属により埋め込まれる様にする工程。
（３）前記反転型の中心に芯金をセットし、砥粒層と芯金との間に低融点合金等の充填物を流し込む工程。
（４）前記反転型にあらかじめ設けた基準面により芯出しを行い、軸穴、端面を仕上げた後、外側の前記反転型を取り除く工程。
ここで注目しなければならないことは、前記（２）の工程において、砥粒がめっき金属により埋め込まれる様、めっき厚が厚くなければならないことである。このようにしなければ砥粒の保持力とめっき層の剛性が維持されないばかりか、超砥粒工具の使用時に砥粒の脱落やめっき層の変形が起こる為である。従来、（２）の工程ではめっき液が入った槽に電極と被めっき物である反転型を浸漬し、それぞれに正負の電場をかけて、めっきによる砥粒の埋め込みを行っていた。
（例えば、特許文献１、２参照）

ブラシめっき法としては以下のことが知られている。
例えば、部分めっき、または補修めっきに用いる、筆形状のブラシめっき用電極が知られている。
（例えば、特許文献３）

別のブラシめっき法として、カーボンファイバーのブラシ状の電極が知られている。
（例えば、特許文献４）

さらに別のブラシめっき法として、回転するローラー状の電極が知られている。
（例えば、特許文献５）
特開平２−２５６４６４号公報 特開２００１−３８６３０号公報 実開平５−６６０６８号公報 特開昭６３−２９７５８７号公報 特開２００２−３６７６３４号公報

上記方法で必要なめっき厚みを得るためには、長時間にわたるめっきが必要となる。一方、めっき時間を短縮するために、電流密度を上げ、めっき速度を上げることが考えられる。しかしながら、ロータリードレッサは非常に複雑な形状をしているので、電流密度を上げた場合、めっき厚みの均一性が極端に悪化し、砥粒保持の面から十分なめっき厚みを得ることができない部位が発生する問題があった。その結果、ロータリードレッサの使用時に砥粒の脱落がおこる問題があった。
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものである。すなわち、ブラシめっき法により、高精度で、且つ、砥粒の脱落が起こらない長寿命で高精度のロータリードレッサを短期間で製作するためになされたものである。

本発明は、反転型を利用した超砥粒工具の製造方法であって、反転型の内面にめっき槽を用いためっき法により超砥粒を付着させる第１の工程と、超砥粒を付着させた部分をブラシめっき法により超砥粒を埋め込む第２の工程と、芯金と超砥粒層の間に低融点合金を流し込んで芯金と超砥粒層を接合する第３の工程と、反転型にあらかじめ設けた基準面により芯出しを行い、軸穴、端面を仕上げた後、外側の反転型を取り除く第４の工程とを経ることを特徴とする、超砥粒工具の製造方法である。
ブラシめっきとはカーボン片等に不織布などを巻き付け、これを電極とし、新しいめっき液が被めっき部に常に供給される状態を維持しながら、電極で被めっき試料をこすりながらめっきをする方法である。この方法によれば、電極と被めっき試料との距離は短くできるので、非常に高い電流密度を得ることができる。また、被めっき面には常に新しいめっき液が供給されることや、いわゆる拡散二重層と呼ばれるめっき成分の欠乏層を不織布で壊すために、前記高い電流密度を維持することができる。以上の理由に基づき、ブラシめっき法では、めっき被膜を形成する速度が速いので、厚いめっき層を形成して超砥粒を埋め込む第２工程の所要時間を著しく短縮することが出来る。

そして、本発明のブラシめっき法には、筆状のブラシを用いることを特徴とするものである。
既述の通り、ブラシめっきは砥粒の砥粒の埋め込みに用いるのであるが、被めっき面には砥粒が固着されているため、表面にはおろし金のように大きな突起が形成されている。このような部分に、不織布を巻き付けた電極でブラシめっきをすると、不織布を構成する繊維が前記突起により引っ掻かれ、不織布自体の形状が崩れたり、引っ掻きにより抜けた繊維がめっき被膜に取り込まれてしまう。本発明では、筆状のブラシを用いるのが好ましい。筆を構成する繊維が不織布のように絡み合った構造ではないので、上記のような問題を回避することができる。

本発明のブラシめっき法に用いるめっき液として、スルファミン酸ニッケル溶液を用いることを特徴とするものである。
ニッケルは価格的にも手頃で、めっき技術が確立されているため扱いやすい。従って、様々な分野で多用されており、本発明法の効果が大きい分野の一つである。本発明にはニッケルめっきに利用すると、高いめっき速度が得られる反面、めっき液中のニッケルイオンの消費は大きい。このようなことからめっき液中のニッケルイオン量が多いスルファミン酸ニッケル溶液を使用することにより、効率良くめっき被膜を形成することができる。

本発明のブラシめっき法に用いる電極材料は、カーボン、チタン、白金被覆チタン、ニッケルのいずれかひとつ、またはふたつ以上の混合材料を用いることを特徴とするものである。
上記電極を用いることにより、不純物等の欠陥が少ないめっき被膜を得ることが出来る。

本発明のめっき法により形成された被膜は、ニッケルまたは、９０％以上のニッケルを含有するニッケル基合金であることを特徴とするものである。
被膜としてニッケルを用いる理由は既述の通り、効率良くめっき被膜を形成することができ、しかも砥粒保持力に優れているからである。

本発明のめっき槽を用いためっき法により形成されためっき層の組織は柱状組織であり、ブラシめっき法により形成されためっき層の組織は、多数の薄い層から構成された層状組織であることを特徴とするものである。
既述の通り、ブラシめっきとはカーボン片等に不織布などを巻き付け、これを電極とし、新しいめっき液が被めっき部に常に供給される状態を維持しながら、前記電極で前記被めっき試料をこすりながらめっきをする方法である。ブラシでこすりながらめっきを行うことにより、めっきは多数の薄い層から構成される層状組織となる。この層状組織は従来のめっき槽を利用して形成された柱状組織とは異なり、層ごとに腐食の進行を止める働きがあるので耐食性が非常に強い。よって、本発明である超砥粒工具は過酷な腐食環境でも安定して使用することが出来る。

本発明における超砥粒工具は、上記に記載する方法で製造されたロータリードレッサであることを特徴とする。
これらの方法で製作されたロータリードレッサは、高精度で、且つ砥粒の脱落が起こらないだけでなく、短期間で製作出来ることからも付加価値が非常に高い。

本発明の製造方法によって製造された超砥粒工具は、高精度で、且つ砥粒の脱落が起こらないだけでなく、短期間で製作出来ることからも付加価値が非常に高い。特に、ロータリードレッサに適用すると本発明の顕著な効果を発揮する。

発明を実施するための最良の形態については、以下の実施例で詳しく説明する。なお、以下の実施例では、同一または相当する部分については、同一の参照符号を付し、その説明については繰り返さないこととする。

図２に従って、本発明の実施例１の製造工程を説明する。
まず、工程（ａ）では、鋼製の反転型６を用意し、その内面に平均粒径８００μｍのダイヤモンド１をめっき槽を用いたニッケルめっき２で仮固定した。さらに工程（ｂ）では、ブラシめっき法を使用し、ニッケルめっき３によるダイヤモンドの埋め込みを行った。次に工程（ｃ）では、台金５を挿入し、低融点合金４でダイヤモンド層と台金を結合した。次に工程（ｄ）では、反転型６を除去した。次に、側面、穴等を機械加工で仕上げて、さらにニッケルめっきを少し除去し、ダイヤモンド先端部を突出させ、ダイヤモンドロータリードレッサを完成した。寸法は、外径１６０ｍｍ、幅４０ｍｍである。実施例１は、従来例１の約半分の期間で製作できることが確認された。
次に実施例１の性能評価のため、ドレッシングテストを実施した。ドレッシングテストは在来砥石をプランジ方式でドレッシングして行った。ドレッシングテスト条件は、砥石仕様はＷＡ６０Ｋ、寸法はΦ２２０−５Ｗ、ダイヤモンドロータリードレッサの周速度（Ｖｒ）と在来砥石の周速度（Ｖｓ）の周速度比（Ｖｒ／Ｖｓ）は０．１６、ドレッシング方向はダウンドレッシング、在来砥石１回転当たりのダイヤモンドロータリードレッサの切り込み速度は０．５４μｍ／ｒｅｖとした。テストの結果、ダイヤモンドロータリードレッサのダイヤモンドの脱落はまったく無かった。しかも、ドレッシング性能は、以下の従来例１と同等であることが確認された。

従来例１

めっき槽を用いたニッケルめっきによりダイヤモンドの埋め込みを行った他は実施例１とまったく同じ方法でダイヤモンドロータリードレッサを完成した。

本発明の超砥粒工具の断面図を示す。 本発明の超砥粒工具の製造工程の一部を示す。

符号の説明

１：ダイヤモンド
２：仮固定のためのニッケルめっき層
３：埋め込みのためのニッケルめっき層
４：低融点合金
５：台金
６：反転型

Claims (7)

1. 反転型を利用した超砥粒工具の製造方法であって、
   反転型の内面にめっき槽を用いためっき法により超砥粒を付着させる第１の工程と、
   超砥粒を付着させた部分をブラシめっき法により超砥粒を埋め込む第２の工程と、
   芯金と超砥粒層の間に低融点合金を流し込んで芯金と超砥粒層を接合する第３の工程と、
   反転型にあらかじめ設けた基準面により芯出しを行い、軸穴、端面を仕上げた後、外側の反転型を取り除く第４の工程とを経ることを特徴とする、超砥粒工具の製造方法。
2. 前記ブラシめっき法には、筆状のブラシを用いることを特徴とする、請求項１に記載の超砥粒工具の製造方法。
3. 前記ブラシめっき法に用いるめっき液として、スルファミン酸ニッケル溶液を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の超砥粒工具の製造方法。
4. 前記ブラシめっき法に用いる電極材料は、カーボン、チタン、白金被覆チタン、ニッケルのいずれかひとつ、またはふたつ以上の混合材料を用いることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の超砥粒工具の製造方法。
5. 前記めっき法により形成された被膜は、ニッケルまたは、９０％以上のニッケルを含有するニッケル基合金であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の超砥粒工具の製造方法。
6. 前記めっき槽を用いためっき法により形成されためっき層の組織は柱状組織であり、
   前記ブラシめっき法により形成されためっき層の組織は、多数の薄い層から構成された層状組織であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の超砥粒工具の製造方法。
7. 前記超砥粒工具は、ロータリードレッサであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の超砥粒工具の製造方法。

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